La densité de l'électrolyte dans la batterie

2024 Auteur: Trinity Chesterton | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-16 14:57

La batterie de voiture, connue sous le nom d'accumulateur, est responsable des systèmes de démarrage, d'éclairage et d'allumage d'une voiture. En règle générale, les batteries de voiture sont au plomb, constituées de cellules galvaniques qui fournissent un système de 12 volts. Chacune des cellules crée 2,1 volts lorsqu'elle est complètement chargée. La densité d'électrolyte est une propriété contrôlée d'une solution aqueuse acide qui assure le fonctionnement normal des batteries.

Composition d'une batterie au plomb

L'électrolyte de batterie au plomb est une solution d'acide sulfurique et d'eau distillée. La densité de l'acide sulfurique pur est d'environ 1,84 g/cm³, et cet acide pur est dilué avec de l'eau distillée jusqu'à ce que la densité de la solution soit de 1,2 à 1,23 g/cm 3^.

Bien que dans certains cas, la densité de l'électrolyte dans la batterie soit recommandée en fonction du type de batterie, des conditions saisonnières et climatiques. La gravité spécifique d'une batterie complètement chargée selon la norme industrielle en Russie est de 1,25 à 1,27 g / cm³ en été et pour les hivers rigoureux - 1,27-1, 29g/cm^3.

Gravité spécifique de l'électrolyte

L'un des principaux paramètres de la batterie est la gravité spécifique de l'électrolyte. C'est le rapport du poids d'une solution (acide sulfurique) au poids d'un volume égal d'eau à une certaine température. Habituellement mesuré avec un hydromètre. La densité de l'électrolyte est utilisée comme indicateur de l'état de charge d'une pile ou d'une batterie, mais ne peut pas caractériser la capacité de la batterie. Pendant le déchargement, la gravité spécifique diminue de manière linéaire.

Compte tenu de cela, il est nécessaire de clarifier la taille de la densité admissible. L'électrolyte de la batterie ne doit pas dépasser 1,44 g/cm³. La densité peut être de 1,07 à 1,3 g/cm^{3. La température du mélange sera alors d'environ +15 C.}

L'électrolyte de densité accrue sous sa forme pure se caractérise par une valeur assez élevée de cet indicateur. Sa densité est de 1,6 g/cm3.

Niveau de charge

Lorsque l'état stable est complètement chargé et sous décharge, la mesure de la gravité spécifique de l'électrolyte donne une indication approximative de l'état de charge de la cellule. Gravité spécifique=tension en circuit ouvert - 0,845.

Exemple: 2.13V - 0.845=1.285g/cm3.

La gravité spécifique diminue lorsque la batterie est déchargée à un niveau proche de celui de l'eau pure, et augmente pendant la recharge. La batterie est considérée comme complètement chargée lorsque la densité de l'électrolyte dans la batterie atteint la valeur maximale possible. Spécifiquele poids dépend de la température et de la quantité d'électrolyte dans la cellule. Lorsque l'électrolyte est proche du repère bas, la gravité spécifique est supérieure à la valeur nominale, elle chute et de l'eau est ajoutée à la cellule pour amener l'électrolyte au niveau requis.

Le volume de l'électrolyte se dilate à mesure que la température augmente et se contracte à mesure que la température baisse, ce qui affecte la densité ou la gravité spécifique. À mesure que le volume d'électrolyte augmente, la lecture diminue et, inversement, la gravité spécifique augmente à des températures plus basses.

Avant d'augmenter la densité de l'électrolyte dans la batterie, vous devez effectuer des mesures et des calculs. La gravité spécifique de la batterie est déterminée par l'application dans laquelle elle sera utilisée, en tenant compte de la température de fonctionnement et de la durée de vie de la batterie.

% Acide sulfurique	% Eau	Gravité Spécifique (20°C)
37, 52	62, 48	1, 285
48	52	1, 380
50	50	1, 400
60	40	+1, 500
68, 74	31, 26	1, 600
70	30	1, 616
77, 67	22, 33	1, 705
93	7	1, 835

Réaction chimique dans les batteries

Dès qu'une charge est connectée aux bornes de la batterie, un courant de décharge commence à circuler à travers la charge et la batterie commence à se décharger. Pendant le processus de décharge, l'acidité de la solution d'électrolyte diminue et conduit à la formation de dépôts de sulfate sur les plaques positives et négatives. Dans ce processus de décharge, la quantité d'eau dans la solution d'électrolyte augmente, ce qui réduit sa densité.

Les cellules de batterie peuvent être déchargées à une tension et une densité minimales spécifiées. Une batterie au plomb complètement chargée a une tension et une densité de 2,2 V et 1,250 g/cm³ respectivement, et cette cellule peut normalement être déchargée jusqu'à ce que les valeurs correspondantes n'atteignent pas 1,8 V et 1,1 g/cm^3.

Composition électrolytique

L'électrolyte contient un mélange d'acide sulfurique et d'eau distillée. Les données ne seront pas précises lorsqu'elles seront mesurées si le conducteur vient d'ajouter de l'eau. Vous devez attendre un moment pour que l'eau douce ait le temps de se mélanger à la solution existante. Avant d'augmenter la densité de l'électrolyte, vous devez vous rappeler que plus la concentration d'acide sulfurique est élevée, plus l'électrolyte devient dense. Plus la densité est élevée, plus le niveau de charge est élevé.

Pour la solution électrolytique, l'eau distillée est le meilleur choix. Cela minimise les possibilitéscontaminants en solution. Certains contaminants peuvent réagir avec les ions de l'électrolyte. Par exemple, si vous mélangez une solution avec des sels de NaCl, un précipité se formera, ce qui modifiera la qualité de la solution.

Influence de la température sur la capacité

Quelle est la densité de l'électrolyte - cela dépendra de la température à l'intérieur des batteries. Le manuel d'utilisation des batteries spécifiques spécifie quelle correction doit être appliquée. Par exemple, dans le manuel Surrette/Rolls pour des températures allant de -17,8 à -54,4^oC en dessous de 21^{oC, soustraire 0,04 pour chaque 6 degrés.}

De nombreux onduleurs ou contrôleurs de charge ont un capteur de température de batterie qui se fixe à la batterie. Ils ont généralement un écran LCD. Pointer le thermomètre infrarouge donnera également les informations nécessaires.

Densimètre

L'hydromètre de densité d'électrolyte est utilisé pour mesurer la gravité spécifique de la solution d'électrolyte dans chaque cellule. La batterie acide est entièrement chargée avec une densité de 1,255 g/cm³ à 26^oC. La gravité spécifique est une mesure d'un fluide qui est comparée à une base. Il s'agit d'eau à laquelle on attribue un nombre de base de 1 000 g/cm^3.

La concentration d'acide sulfurique dans l'eau d'une batterie neuve est de 1,280 g/cm³, ce qui signifie que l'électrolyte pèse 1,280 g/cm^{3 fois le poids du même volume d'eau. Une batterie complètement chargée sera testée jusqu'à1.280 g/cm}3^{, tandis que déchargé comptera à partir de 1.100 g/cm}3^.

Procédure de test de l'hydromètre

La température de lecture de l'hydromètre doit être ajustée à une température de 27oC, en particulier en ce qui concerne la densité de l'électrolyte en hiver. Les hydromètres de haute qualité ont un thermomètre interne qui mesurera la température de l'électrolyte et comprendra une échelle de conversion pour corriger les lectures du flotteur. Il est important de reconnaître que la température est significativement différente de l'environnement si le véhicule est conduit. Ordre de mesure:

1. Verser plusieurs fois l'électrolyte dans l'hydromètre avec une poire en caoutchouc afin que le thermomètre puisse ajuster la température de l'électrolyte et prendre des mesures.
2. Étudiez la couleur de l'électrolyte. Une décoloration brune ou grise indique un problème avec la batterie et indique que la batterie approche de la fin de sa durée de vie.
3. Diriger la quantité minimale d'électrolyte dans l'hydromètre de manière à ce que le flotteur flotte librement sans contact avec le haut ou le bas de l'éprouvette de mesure.
4. Tenez l'hydromètre droit au niveau des yeux et faites attention à la lecture où l'électrolyte correspond à l'échelle sur le flotteur.
5. Ajouter ou soustraire 0,004 unités pour lire tous les 6^oC, lorsque la température de l'électrolyte est supérieure ou inférieure à 27^oC.
6. Ajuster la lecture, par exemple, si la densité est de 1,250 g/cm³ et la température de l'électrolyte est32^oC, une valeur de 1,250 g/cm³ donne une valeur corrigée de 1,254 g/cm^{3. De même, si la température était de 21}o^{C, soustrayez 1,246 g/cm}3^{. Quatre points (0,004) de 1,250 g/cm}3^.
7. Testez chaque cellule et notez la lecture corrigée à 27oC avant de vérifier la densité de l'électrolyte.

Exemples de mesure de charge

Exemple 1:

1. L'hydromètre indique 1,333 g/cm3.
2. La température est de 17 degrés, soit 10 degrés en dessous des recommandations.
3. Soustraire 0,007 de 1,333 g/cm3.
4. Le résultat est de 1,263 g/cm3, donc l'état de charge est d'environ 100 %

Exemple 2:

1. Données de densité - 1.178g/cm3.
2. La température de l'électrolyte est de 43 °C, soit 16 degrés au-dessus de la normale.
3. Ajouter 0,016 à 1,178g/cm3.
4. Le résultat est de 1,194 g/cm3, chargé à 50 %.

ÉTAT DE CHARGE	POIDS SPÉCIFIQUE g/cm3
100%	1, 265
75%	1, 225
50%	1, 190
25%	1, 155
0%	1, 120

Tableau de densité des électrolytes

Le tableau de correction de température suivantest une façon d'expliquer les changements brusques des valeurs de densité d'électrolyte à différentes températures.

Pour utiliser ce tableau, vous devez connaître la température de l'électrolyte. Si la mesure n'est pas possible pour une raison quelconque, il est préférable d'utiliser la température ambiante.

Le tableau de densité d'électrolyte est présenté ci-dessous. Ces données sont basées sur la température:

%	100	75	50	25	0
-18	1, 297	1, 257	1, 222	1, 187	1, 152
-12	1, 293	1, 253	1, 218	1, 183	1, 148
-6	1, 289	1, 249	1, 214	1, 179	1, 144
-1	1, 285	1, 245	1, 21	1, 175	1, 14
4	1, 281	1, 241	1, 206	1, 171	1, 136
10	1, 277	1, 237	1, 202	1, 167	1, 132
16	1, 273	1, 233	1, 198	1, 163	1, 128
22	1, 269	1, 229	1, 194	1, 159	1, 124
27	1, 265	1, 225	1, 19	1, 155	1, 12
32	1, 261	1, 221	1, 186	1, 151	1, 116
38	1, 257	1, 217	1, 182	1, 147	1, 112
43	1, 253	1, 213	1, 178	1, 143	1, 108
49	1, 249	1, 209	1, 174	1, 139	1, 104
54	1, 245	1, 205	1, 17	1, 135	1, 1

Comme vous pouvez le voir sur ce tableau, la densité d'électrolyte dans la batterie en hiver est beaucoup plus élevée que pendant la saison chaude.

Entretien de la batterie

Ces piles contiennent de l'acide sulfurique. Des lunettes de sécurité et des gants en caoutchouc doivent toujours être utilisés lors de leur manipulation.

Si les cellules sont surchargées, les propriétés physiques du sulfate de plomb changent progressivement et elles sont détruites, ce qui perturbe le processus de charge. Par conséquent, la densité de l'électrolyte diminue en raison de la lenteur de la réaction chimique.

La qualité de l'acide sulfurique doit être élevée. Sinon, la batterie peut rapidement devenir inutilisable. De faibles niveaux d'électrolyte aident à assécher les plaques internes de l'appareil, ce qui rend impossible la restauration de la batterie.

Les batteries sulfatées peuvent être facilement reconnues en regardant la couleur changée des plaques. La couleur de la plaque sulfatée devient plus claire et sa surface devient jaune. De telles cellules montrent une diminution de puissance. Si la sulfonation se produit pendant une longue période, irréversibleprocessus.

Pour éviter cette situation, il est recommandé de charger les batteries au plomb pendant une longue période à un faible courant de charge.

Il y a toujours un risque élevé d'endommagement des borniers des cellules de batterie. La corrosion affecte principalement les connexions boulonnées entre les cellules. Cela peut être facilement évité en s'assurant que chaque boulon est scellé avec une fine couche de graisse spéciale.

Lorsque la batterie est en charge, il y a une forte possibilité de pulvérisation d'acide et de gaz. Ils peuvent polluer l'atmosphère autour de la batterie. Par conséquent, une bonne ventilation est nécessaire près du compartiment à piles.

Ces gaz sont explosifs, par conséquent, les flammes nues ne doivent pas pénétrer dans l'espace où les batteries au plomb sont chargées.

Pour éviter que la pile n'explose, ce qui pourrait entraîner des blessures graves ou la mort, n'insérez pas de thermomètre métallique dans la pile. Vous devez utiliser un hydromètre avec un thermomètre intégré, conçu pour tester les batteries.

Durée de vie de l'alimentation

Les performances de la batterie se dégradent avec le temps, qu'elles soient utilisées ou non, elles se dégradent également avec des cycles de charge-décharge fréquents. La durée de vie est la durée pendant laquelle une batterie inactive peut être stockée avant de devenir inutilisable. On pense généralement qu'il s'agit d'environ 80 % de sa capacité d'origine.

Plusieurs facteurs affectent considérablement l'autonomie de la batterie:

1. Vie cyclique. Tempsla durée de vie de la batterie est principalement déterminée par les cycles d'utilisation de la batterie. Typiquement 300 à 700 cycles en utilisation normale.
2. Effet de profondeur de décharge (DOD). L'abandon de performances supérieures se traduira par un cycle de vie plus court.
3. Effet de la température. Il s'agit d'un facteur majeur dans les performances de la batterie, la durée de vie, la charge et le contrôle de la tension. À des températures plus élevées, plus d'activité chimique se produit dans la batterie qu'à des températures plus basses. Pour la plupart des batteries, la plage de température recommandée est de -17 à 35oC.
4. Tension et vitesse de recharge. Toutes les batteries au plomb libèrent de l'hydrogène de la plaque négative et de l'oxygène de la plaque positive pendant la charge. Une batterie ne peut stocker qu'une certaine quantité d'électricité. En règle générale, la batterie est chargée à 90% dans 60% du temps. Et 10 % de la batterie restante est chargée environ 40 % du temps total.

La bonne autonomie de la batterie est de 500 à 1200 cycles. Le processus de vieillissement proprement dit entraîne une diminution progressive de la capacité. Lorsqu'une cellule atteint une certaine durée de vie, elle ne s'arrête pas brusquement de fonctionner, ce processus se prolonge dans le temps, elle doit être surveillée afin de se préparer à temps au remplacement de la batterie.